El material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Como el ADN, el ARN son polímeros cuyas unidades básicas, o monómeros, son los nucleótidos. Cada nucleótido consta de una base nitrogenada y un azúcar de cinco carbonos (ribosa), normalmente designados con números. La unión entre cada pareja de nucleótidos vecinos se lleva a cabo mediante un grupo fosfato, que establece un enlace entre el carbono 5' del azúcar de un nucleótido y el carbono 3' del nucleótido adyacente. La molécula de ARN presenta, pues, direccionalidad: un extremo 5' y el otro 3'.
En el ARN (al igual que en el ADN) hay cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina - derivados de la purina - citosina, y uracilo (en lugar de la timina del ADN) - derivados de la pirimidina - abreviadamente A, C, G y U.
El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN.
ARN Celular: En organismos celulares, el ARN es una cadena de polinucleótidos de una sola hebra, es decir, una serie de nucleótidos enlazados.
Hay tres tipos de ARN:
1 – El ARN ribosómico (ARNr)que es el más abundante de las tres clases correspondiendo al 50% del total de ARN, se encuentra en los ribosomas celulares.
2 – El ARN de transferencia (ARNt) posee entre 73 y 90 nucleótidos,representa el 45% del total de ARN, su función es llevar aminoácidos a los ribosomas para incorporarlos a las proteínas.
3 – El ARN mensajero (ARNm) ,que posee en promedio 1000 o 1500 nucleótidos,corresponde aproximadamente al 5% del total de ARN, lleva una copia del código genético obtenida a partir de la secuencia de bases del ADN celular. Esta copia especifica la secuencia de aminoácidos de las proteínas.
Las proporciones de los tres tipos de ARN no son fijas, sino que se forman a medida que son necesarios, utilizando como plantilla secciones determinadas del ADN celular. Las diferentes secuencias que constituyen los tres tipos de ARN obedecen al hecho de que cada uno de ellos se trasncribe de porciones diferentes del genoma. Así existen regiones que codifican la secuencia de los ARNr (ribosomal) y se denomina ,por lo tanto, genes ribosomales o ADNr. De la misma manera cada ARNt (de transferencia) y cada ARNm (mensajero) en las células son transcriptos de una región del genoma o gen particular. Sin embargo, el mecanismo en forma general es de la misma manera en todos los casos.
El tamaño de una molécula de ARN se mide normalmente en razón de la movilidad de la molécula cuando se la somete a un campo centrífugo a alta velocidad. El método se denomina análisis de sedimento zonal, y la velocidad de sedimentación se mide en Svedberg, abreviadamente, S. Cuanto mayor es el ARN mayor es su S. Por ejemplo, los dos ARNr de las células ecucarióticas (uno en cada subunidad) se denominan 18S y 28S (en apuntes de la UBA - Universidad de Buenos Aires - indican que el ribosoma posee en total 80 S,con subunidades de 60 S y 40 S).
ARN de transferencia (ARNt): Es el más pequeño, presenta zonas de complementariedad intracatenaria, es decir, zonas complementarias dentro de la misma cadena. Ello produce que se apareen dando una estructura característica semejante a la de un trebol de tres hojas. Existen distintos ARNt dentro de la célula. La diferencia fundamewntal reside en dos zonas: a) en la región 3' terminal, capaz de unir un determinado aminoácido y b) en una porción intermedia denominada anticadón (combinación de tres nucleótidos que es complementaria de la del codón - triplete - del ARNm). Existen al menos un ARNt capaz de unir cada aminoácido (recordar que son aproximadamente 20) pero cada ARNt reconoce un aminoácido. Otra característica de los ARNt es que además de las cuatro bases fundamentales presentan otras bases púricas y pirimídivcas menos frecuentes.
ARN Ribosomal (ARNr): sus diferentes tipod provienen en general de un mismo precursor, el cual una vez transcripto, es procesado. Los ARNr ya maduros se unen a proteínas específicas formando complejos nucleoproteicos denominados ribosomas.
ARN mensajero (ARNm): son los ARN más heterogéneos en relación a su tamaño ya que reflejan el tamaño de los genes que codifican la proteína que se ha de sintetisar. Su secuencia no es exactamente complementaria con la del ADN ya que en el proceso de maduración pierde algunas zonas denominadas intrones. En las células eucarióticas, luego de la maduración, sufren otra modificación posttranscripcional, en ambos extremos: en el extremo 5' se le adiciona una serie de nucleótidos, que el conjunto se denomina CAP. En el extremo 3' se le adiciona variops nucleótidos de adenina que se denomina poli - A.
Si bien los tres tipos de ARN presentan diferencias estructurales, el real significado de los distintos ARN se comprende desde el punto de vista funcional: cada uno de ellos desempeña un rol totalmente diferente en el proceso de síntesis de proteína.
ARN Viral: Algunos virus tienen ARN de cadena doble, formado por dos cadenas de polinucleótidos complementarios. En estos virus, la replicación del ARN en la célula hospedante sigue la misma pauta que la replicación del ADN. Cada nueva molécula de ARN tiene una cadena de polinucleótidos procedente de otra anterior. Cada una de las bases de los nucleótidos de la cadena se acopla con una base complementaria de otro nucleótido de ARN: adenina con uracilo y guanina con citosina. Hay dos tipos de virus con ARN de cadena única. Uno de ellos, el poliovirus, virus causante de la poliomielitis humana, penetra en la célula hospedante y sintetiza una cadena de ARN complementaria para transformar la molécula sencilla en doble. Durante la replicación las dos hebras se separan, pero sólo la formada recientemente atrae nucleótidos con bases complementarias. Por tanto, la cadena de polinucleótidos formada como resultado de la replicación es exactamente igual a la original.
El otro tipo, que agrupa los llamados retrovirus, comprende el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), que causa el SIDA, y otros virus causantes de tumores. Después de entrar en la célula hospedante, el retrovirus forma una cadena de ADN complementaria de su propio ARN valiéndose de los nucleótidos de la célula. Esta nueva cadena de ADN se replica y forma una doble hélice que se incorpora a los cromosomas de la célula hospedante, donde a su vez se replica junto con el ADN celular. Mientras se encuentra en la célula hospedante, el ADN vírico sintetizado a partir del ARN produce virus ARN de cadena única que abandonan la célula e invaden otras.
Varias pruebas sugieren que el ARN fue el primer material genético. El equivalente a la molécula genética más arcaica sería probablemente de estructura sencilla y debería ser capaz de tener actividad enzimática. Además, la molécula debería encontrarse en todos los organismos. La enzima ribonucleasa-P, que se encuentra en todos los organismos, está formada por proteína y una forma de ARN con actividad enzimática. Basándose en esta prueba, algunos científicos opinan que la porción ARN de la ribonucleasa-P sería el equivalente moderno de la más antigua molécula genética.